西南交大—利茲學(xué)院電子信息工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的啟示

趙麗平+馬磊

摘要：我校與英國(guó)利茲大學(xué)啟動(dòng)了西南交大-利茲學(xué)院的建設(shè)，本文介紹電子信息工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，分析了利茲學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的組成，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和以能力訓(xùn)練為核心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。借鑒其實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從資源建設(shè)、師資培養(yǎng)等方面對(duì)我國(guó)的實(shí)踐教學(xué)的改革給出了一些建議。

關(guān)鍵詞：電子信息專業(yè)實(shí)驗(yàn)室；能力訓(xùn)練；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）34-0262-02

我校與英國(guó)利茲大學(xué)啟動(dòng)了西南交大-利茲學(xué)院的建設(shè)，筆者有幸參與了其中電子信息工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)任務(wù)。電子信息工程專業(yè)在利茲大學(xué)名列前茅，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在其中占據(jù)了重要地位。為了確保合作專業(yè)的培養(yǎng)質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中主要依據(jù)英方的培養(yǎng)計(jì)劃和專業(yè)要求來建設(shè)和實(shí)施。本文就西南交大—利茲學(xué)院電子信息工程實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和實(shí)踐給出了一些經(jīng)驗(yàn)，望能對(duì)我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供借鑒。

一、利茲大學(xué)電子信息工程實(shí)驗(yàn)室

1.實(shí)驗(yàn)室組成。英國(guó)利茲大學(xué)的電子信息工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室由3個(gè)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成：通用實(shí)驗(yàn)室，嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和移動(dòng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室。通用實(shí)驗(yàn)室如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了本專業(yè)5門專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，硬件包括計(jì)算機(jī)、信號(hào)發(fā)生器、示波器、數(shù)字萬用表等測(cè)試儀器，軟件包括Matlab、Multism和Microwind等專業(yè)軟件，可以完成該專業(yè)一年級(jí)涉及到的所有課程的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的軟件和硬件配置與通用實(shí)驗(yàn)室差不多，最大的不同就是嵌入式模塊的使用。筆者也曾認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)室可與通用實(shí)驗(yàn)室共用，得到的答復(fù)是不可以，因?yàn)樵搶I(yè)有兩門重要的專業(yè)課Embedded system project和 Embedded system在該實(shí)驗(yàn)室完成，這兩門課分屬于第二和第三學(xué)年，并且第三學(xué)年的Embedded system課完全是實(shí)驗(yàn)課，課程全部在實(shí)驗(yàn)室完成。學(xué)生的嵌入式項(xiàng)目從硬件設(shè)計(jì)制作到軟件編程，都是自己在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成的。移動(dòng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室是本專業(yè)的特色優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，采用的是Apple Mac系統(tǒng)，在該系統(tǒng)下學(xué)生可開發(fā)完成各項(xiàng)移動(dòng)服務(wù)。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。利茲大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心是立足于“能力教育”，推行的是“基于行動(dòng)的學(xué)習(xí)”。即倡導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)，倡導(dǎo)自主性、探索式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)適應(yīng)環(huán)境和從事實(shí)際工作的綜合能力。從教學(xué)方法上來講，教師講授最基本、最核心的內(nèi)容后，給學(xué)生以足夠的空間和環(huán)境，“在做中學(xué)”，即在實(shí)踐的過程中學(xué)習(xí)，通過實(shí)際動(dòng)手“做”來達(dá)到“學(xué)”的目的。他們采用的教學(xué)模式是一種突出能力培養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)融知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)為一體的教學(xué)模式。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。利茲大學(xué)采用的是以能力訓(xùn)練為特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。他們強(qiáng)調(diào)自行查閱文獻(xiàn)、自行擬定實(shí)驗(yàn)方案、獨(dú)立解決問題，而不是由老師灌輸現(xiàn)成的知識(shí)；他們強(qiáng)調(diào)學(xué)生適應(yīng)環(huán)境、交流協(xié)作的綜合能力，而不是局限于課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。他們的實(shí)驗(yàn)具有以下幾個(gè)特性：①研究性，課程大都沒有指定教材，以嵌入式系統(tǒng)為例，課程由幾個(gè)模塊組成，只有參考資料，沒有指定教材。學(xué)生也不可能在參考資料上直接找到現(xiàn)成的解決方案，他們需要閱讀大量的文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后上機(jī)編程實(shí)現(xiàn)才能完成，有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)模相當(dāng)于國(guó)內(nèi)高校的課程設(shè)計(jì)難度，需要幾周甚至1個(gè)月才能完成。②過程性，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過程中，需要以專業(yè)水準(zhǔn)隨時(shí)記錄反映實(shí)驗(yàn)進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)日志，包括準(zhǔn)備工作、設(shè)計(jì)思路、流程說明、測(cè)試方法以及實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)記錄、現(xiàn)象分析、故障處理等。記錄的完整性、真實(shí)性和科學(xué)性是成績(jī)?cè)u(píng)定的重要依據(jù)。任何其他行為都是不允許的。特別是網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的今天，一旦發(fā)現(xiàn)程序copy，會(huì)受到嚴(yán)厲的懲罰。③自主性，“Learning by doing”的理論在英國(guó)得到了充分實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容都是提前布置給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、自主設(shè)計(jì)解決問題。

4.開放性。每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K會(huì)有規(guī)定的時(shí)間，但如果學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)未完成，周末和課余時(shí)間會(huì)免費(fèi)開放給學(xué)生，學(xué)生只要刷卡就可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，直到完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目即可。

5.綜合性。對(duì)于規(guī)模較大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可以自由組合，從方案設(shè)計(jì)，分割任務(wù)，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)，都由學(xué)生自行組織完成，既鍛煉了解決純技術(shù)問題的能力，又訓(xùn)練了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的綜合能力。

二、對(duì)我國(guó)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的建議

1.加大實(shí)驗(yàn)室資源投入和建設(shè)。從本實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)可以看出，英國(guó)教育能夠真正做到“Learning by doing”最重要的是學(xué)校提供了足夠的資源，要鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，必須有實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所保障。按照雙方協(xié)議，目前該專業(yè)在國(guó)內(nèi)每年招生計(jì)劃70人，實(shí)驗(yàn)可分兩組，因此建設(shè)的3個(gè)實(shí)驗(yàn)室可確保學(xué)生的實(shí)踐場(chǎng)所和項(xiàng)目。而以我院該專業(yè)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課程為例，教學(xué)大綱規(guī)定完成8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每學(xué)期共完成400多人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，而一般實(shí)驗(yàn)課要在理論課學(xué)習(xí)完的相應(yīng)的內(nèi)容才開始，即第三周后開始實(shí)施，所以有時(shí)中午和周末都會(huì)安排實(shí)驗(yàn)，老師和學(xué)生經(jīng)常是為了完成任務(wù)而做，能力的培養(yǎng)大打折扣。加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的投入和建設(shè)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。

2.師資隊(duì)伍的培養(yǎng)。在利茲學(xué)院，由課程老師負(fù)責(zé)整個(gè)課程的理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)，是沒有理論老師和實(shí)驗(yàn)室老師之分的，當(dāng)然僅靠課程老師是不可能完成所有教學(xué)任務(wù)的，所以他們采用的是設(shè)立教學(xué)助手，而教學(xué)助手會(huì)由博士生或碩士生擔(dān)任。實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備會(huì)由專業(yè)人士負(fù)責(zé)維護(hù)和維修。國(guó)內(nèi)高校有理論教師和實(shí)驗(yàn)室教師之分，理論老師負(fù)責(zé)理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)室老師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)維修。在這種設(shè)置下，理論和實(shí)踐難免會(huì)有脫節(jié)，特別是對(duì)于專業(yè)課教學(xué)顯得更為突出，因此讓理論課老師參與實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的保障。

3.實(shí)驗(yàn)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革。利茲學(xué)院實(shí)驗(yàn)課的定位是鞏固和完善教學(xué)內(nèi)容并提供學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，以能力訓(xùn)練為目的，所以實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)數(shù)所占比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)高校。教學(xué)內(nèi)容也與實(shí)際緊密結(jié)合，如移動(dòng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目可由教師給出，也可由學(xué)生自己提出想做的題目。而國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)課多是對(duì)一些難點(diǎn)知識(shí)的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)聯(lián)度不大，理論和實(shí)踐之間有脫節(jié)的問題。因此可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)數(shù)，并將知識(shí)點(diǎn)的鞏固和完善放在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。改變傳統(tǒng)的，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，開放實(shí)驗(yàn)室，增設(shè)研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如建議專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)圍繞1—2個(gè)實(shí)際的應(yīng)用組織教學(xué)，所有的實(shí)驗(yàn)課為一個(gè)最終的實(shí)際應(yīng)用服務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，為學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

4.實(shí)驗(yàn)考核。利茲學(xué)院實(shí)驗(yàn)課的考察方式為綜合評(píng)分，即不僅要考察個(gè)人單次實(shí)驗(yàn)課成績(jī)，還會(huì)考察小組的任務(wù)完成度。建議在專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中引入類似機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我們應(yīng)該不斷借鑒國(guó)外大學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)，努力探索適合我國(guó)國(guó)情的實(shí)踐教學(xué)模式，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)質(zhì)量的提升提供堅(jiān)實(shí)保障。

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